JPH08109246A - 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

半導体封止用エポキシ樹脂組成物

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JPH08109246A
JPH08109246A JP24745894A JP24745894A JPH08109246A JP H08109246 A JPH08109246 A JP H08109246A JP 24745894 A JP24745894 A JP 24745894A JP 24745894 A JP24745894 A JP 24745894A JP H08109246 A JPH08109246 A JP H08109246A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin
curing agent
resin composition
viscosity
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JP24745894A
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Masaru Ota
賢 太田
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、無機
充填材及び6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシク
ロ(5,4,0)ウンデセン−7である硬化促進剤を必
須成分とし、かつ全組成物中に該無機充填材を85〜9
2重量%含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【効果】 耐半田クラック性に優れ、成形性及び常温保
存性を大幅改善でき、生産性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、成形性、常温保存性に
優れた表面実装対応半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】IC本体を機械的、化学的作用から保護
するためにエポキシ樹脂系半導体封止用樹脂組成物が開
発され、現在の封止用樹脂組成物の主流となっている。
この組成物に要求される項目は、ICチップの種類や構
造、封止されるパッケージの構造、使用される環境によ
って変化しつつある。現在最も大きな要求項目は、パッ
ケージを実装する際に発生するクラック、いわゆる半田
クラックの改善であり、この要求に対し種々検討がなさ
れた結果、無機充填材量を多く含む樹脂組成物で耐半田
クラックはかなり改善された。この無機充填材の高充填
の手法としては、無機充填材の粒度分布や形状の変更、
樹脂粘度の低減である。両方の手法を同時に用いる場合
が殆どであるが、樹脂粘度を低減することによって以下
のような別の問題が発生している。 樹脂の分子量を小さくして樹脂粘度を低下させてい
る。これにより分子が動き易くなり、反応の初期段階で
は架橋が速やかに進む。従って樹脂混練時に一部分子の
架橋反応が進み、所定の流動性が発現しない。 同じ理由から、常温でも反応が起こり易い。従って
未硬化の樹脂組成物の常温保存性が低下する。 樹脂が元々低分子のため、初期の反応性は高いが反
応の最終段階においては逆に架橋密度が十分に上がら
ず、封止樹脂組成物の硬化性は低い。。上記のこれらの
問題を解決するために種々の検討がなされてきた。例え
ば、特公昭51−24399号公報には、テトラフェニ
ルホスフォニウム・テトラフェニルボレートを用いるこ
とにより硬化性改善および常温保存性向上に有効である
ことが記載されている。しかし、表面実装対応半導体封
止用エポキシ樹脂組成物に対しては、このテトラフェニ
ルホスフォニウム・テトラフェニルボレートでは、十分
に効果的とはいいがたかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、式(1)で
示される硬化促進剤を用い、かつ全組成物中の無機充填
材量を85〜92重量%とすることにより、耐半田クラ
ックに優れ、成形時の硬化特性を大幅に改善すると同時
に樹脂組成物の常温保存性も改善できる樹脂組成物を提
供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂硬化剤、無機充填材及び式(1)の
6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ(5,
4,0)ウンデセン−7である硬化促進剤を必須成分と
し、
【0005】
【化2】
【0006】かつ全組成物中に該無機充填材を85〜9
2重量%含む半導体封止用エポキシ樹脂組成物である。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いられるエポキシ樹脂は、分子構造等は特に限定する
ものではなく、例えばビフェニル型エポキシ樹脂、ビス
フェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性エポキシ樹脂、
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノール
メタン型エポキシ化合物等が挙げられ、単独でも混合し
て用いてもよい。無機充填材量を85〜92重量%とす
る場合、エポキシ樹脂組成物の粘度を低減する必要があ
り、粘度の低いエポキシ樹脂、即ち比較的低分子量の樹
脂を用いることが望ましい。これらの例としてはビフェ
ニル型エポキシ樹脂やビスフェノール型エポキシ樹脂等
が挙げられる。樹脂の粘度(ICI型粘度計で測定)が
0.6ポイズ以下/175℃であれば、樹脂の融点、軟
化点、エポキシ当量等についても特に限定するものでは
ないが、樹脂中の塩素、ナトリウム含有量は極力低い方
が長期信頼性の点で好ましい。本発明に用いられるフェ
ノール樹脂硬化剤は、分子構造等は特に限定するもので
はなく、例えばフェノールノボラック樹脂、パラキシリ
レン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹
脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げられる。無機
充填材量を85〜92重量%とする場合、エポキシ樹脂
同様、樹脂粘度の低い硬化剤、即ち分子量の小さい硬化
剤を使用することが望ましい。樹脂の粘度(ICI型粘
度計で測定)が1.0ポイズ以下/175℃であれば、
樹脂の軟化点、水酸基当量等についても特に限定するも
のではないが、樹脂中の塩素、ナトリウム含有量は極力
低い方が長期信頼性の点で好ましい。
【0008】本発明の特徴である式(1)で示される硬
化促進剤6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7について詳細に説明す
る。硬化性の向上には活性の高い促進剤、常温の保存性
を向上させるには常温での反応促進作用が少なく、成形
時の温度の印加によってのみ活性を発現する促進剤、又
配合、混練時の硬化反応を抑えるため、上記と同様の特
性が必要であるとの考えから、種々の硬化促進剤につい
て検討し本発明の硬化促進剤を見いだした。即ち、本発
明に用いる硬化促進剤は、活性中心である非共役電子対
が何らかの保護基によってキャップされており、常温で
はそのキャップは外れないが、高温が印加されるとキャ
ップが外れて反応促進作用が発現する。キャップに相当
するものが、ジブチルアミノ基であり、常温ではこの分
子鎖は各Nの非共役電子対を立体障害として覆い、反応
促進作用を阻害しているが、高温が印加されると分子運
動によって立体障害となるこの分子鎖が除かれ反応が進
行する。一分子中に活性中心が多い方が反応性が高く、
封止樹脂組成物の硬化性が高くなる。本発明の硬化促進
剤には、活性中心となるNが3個あり、従来より封止用
樹脂組成物の硬化促進剤として用いられている1,8−
ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7 の2個
に較べ1.5倍良好な硬化促進作用をするものと考えら
れる。なお式(1)の硬化促進剤は、サンアプロ(株)・
製で市場より容易に入手できる。
【0009】この硬化促進剤は、他の成分と単に混合し
て用いることもできるが、フェノールノボラック樹脂等
の硬化剤とその軟化点以上で予め溶融混合したものを用
いる方がより好ましい。本硬化促進剤は、液状であり単
に他の成分と混合しただけでは不均一分散となるため硬
化性が低下する傾向にある。しかし、硬化剤に予め溶融
混合したものを用いることにより硬化促進剤が均一分散
され、硬化性の向上、常温での保存性向上が更に改善で
きる。本硬化促進剤を他の硬化促進剤と併用することは
なんら問題はないが、総硬化促進剤量の50重量%以上
用いることが好ましい。50重量%未満だと良好な硬化
性、常温での保存安定性が不満足である。併用する硬化
促進剤としては、例えばトリフェニルホスフィン、テト
ラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレート、
1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7
等が挙げられる。全エポキシ樹脂組成物中の総硬化促進
剤の量として好ましいのは、0.05〜1.0重量%で
ある。0.05重量%未満だと硬化促進剤としての効果
が発現せず、1.0重量%を越えると反応が速すぎて成
形できない。
【0010】本発明で用いられる無機充填材としては、
溶融シリカ粉末、球状シリカ粉末、結晶シリカ粉末、2
次凝集シリカ粉末、アルミナ等が挙げられ、特に球状シ
リカ粉末が望ましい。球状シリカ粉末の形状は、樹脂組
成物の流動性改善のために、粒子自体の形状は限りなく
真球状であることが望ましく、更に粒度分布がブロード
であることが望ましい。又、無機充填材の配合量として
は、耐半田クラック性から全エポキシ樹脂組成物に対し
て85〜92重量%が望ましい。85重量%未満だと、
低熱膨張係数化、低吸水率化が得られず耐半田クラック
性が不十分である。又92重量%を越えると高粘度化に
より半導体パッケージ内部の金線変形等を引き起こす。
本発明の組成物はエポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化
剤、無機充填材、特定の構造の硬化促進剤を必須成分と
するが、必要に応じて、カーボンブラック等の着色剤、
ブロム化エポキシ樹脂、三酸化アンチモン等の難燃剤、
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカッ
プリング剤、シリコーンオイル、ゴム等の低応力成分を
添加してもよい。本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、無機充填材、硬化促
進剤、その他添加剤をミキサーにて常温混合し、ロー
ル、押し出し機等の一般混練機にて混練し、冷却後粉砕
し成形材料とすることができる。
【0011】以下本発明を実施例にて具体的に説明す
る。 実施例1 下記組成物 ビフェニル型エポキシ樹脂(3,3′,5,5′−テトラメチルビフェノール ジグリシジルエーテル) 7.0重量部 式(5)のフエノールノボラック樹脂硬化剤(軟化点70℃、水酸基当量10 5) 3.7重量部 臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂 0.2重量部 球状シリカ(平均粒径15μm) 88.0重量部 6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7 (以下DBADBUという) 0.2重量部 カーボンブラック 0.2重量部 カルナバワックス 0.3重量部 三酸化アンチモン 0.4重量部 を、ミキサーにて常温混合し、100℃で二軸ロールに
て混練し、冷却後粉砕し成形材料とした。得られた成形
材料のスパイラルフロー、ゲルタイム、常温保存性等の
特性を評価した。評価結果を表1に示す。 評価方法 スパイラルフロー:EMMI−I−66に準じたスパイ
ラルフロー測定用の金型を用い、金型温度175℃、注
入圧力70kg/cm2、硬化時間2分で測定。 ゲルタイム :175℃に加熱した熱板上で封止樹
脂組成物を溶融後、へらで練りながら硬化するまでの時
間を測定。 常温保存性 :未硬化の封止樹脂組成物を25℃に
て1週間保管した後、スパイラルフローを測定する。初
期のスパイラルフロー長さを100%としたときの割合
を%で示す。 硬化性 :ショアD硬度計を用い、金型温度1
75℃、硬化時間2分で測定。 耐半田クラック :80pQFP(厚さ1.5mm)を
8個、85℃、85%、168時間処理した後、IRリ
フロー(240℃)にて10秒処理後、パッケージクラ
ックを目視で観察。
【0012】実施例2〜6 表1の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得、同様に評価した。評価結果を表1に示す。溶融混合物 式(6)のパラキシリレン変性フェノール樹脂80重量
部を175℃で溶融し、これにDBADBU20重量部
を添加、30分間撹拌混合し溶融混合物を得た。 比較例1〜6 表2の処方に従って配合し、実施例1と同様にして成形
材料を得、同様に評価した。評価結果を表2に示す。以
下に実施例、比較例で用いたエポキシ樹脂及び硬化剤の
構造を示す。これらのエポキシ樹脂の粘度はいずれも
0.6ポイズ以下/175℃、フェノール樹脂硬化剤の
粘度はいずれも1.0ポイズ以下/175℃のものであ
る。
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】
【化5】
【0016】
【化6】
【0017】
【化7】
【0018】
【化8】
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】本発明に従うと、耐半田クラック性に優
れ、成形性及び常温保存性を大幅改善でき、生産性を向
上できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/29 23/31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、
    無機充填材及び式(1)の6−ジブチルアミノ−1,8
    −ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7である
    硬化促進剤を必須成分とし、 【化1】 かつ全組成物中に該無機充填材を85〜92重量%含む
    ことを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 式(1)の硬化促進剤がフェノール樹脂
    硬化剤に溶融混合されてなる請求項1記載の半導体封止
    用エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 エポキシ樹脂の粘度が0.6ポイズ以下
    /175℃、フェノール樹脂硬化剤の粘度が1.0ポイ
    ズ以下/175℃である請求項1、又は請求項2記載の
    半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
JP24745894A 1994-10-13 1994-10-13 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 Pending JPH08109246A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6495270B1 (en) 1998-02-19 2002-12-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Compounds, hardening accelerator, resin composition, and electronic part device
US6555602B1 (en) * 1999-10-06 2003-04-29 Nitto Denko Corporation Composition of epoxy resin, anhydride and microcapsule accelerator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6495270B1 (en) 1998-02-19 2002-12-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Compounds, hardening accelerator, resin composition, and electronic part device
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